JPH0771406A - Positioning actuator - Google Patents
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- JPH0771406A JPH0771406A JP24200293A JP24200293A JPH0771406A JP H0771406 A JPH0771406 A JP H0771406A JP 24200293 A JP24200293 A JP 24200293A JP 24200293 A JP24200293 A JP 24200293A JP H0771406 A JPH0771406 A JP H0771406A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は物を搬送する搬送機構に
おけるアクチュエータに関し、さらに詳細にはアクチュ
エータを中間位置で停止させる場合にも高い精度で位置
決めができ、半導体や精密機械、弱電機器等の製造設備
に好適な位置決めアクチュエータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an actuator in a transfer mechanism for transferring an object, and more specifically, it can perform positioning with high accuracy even when the actuator is stopped at an intermediate position, and can be used for semiconductors, precision machinery, light electrical equipment and the like. The present invention relates to a positioning actuator suitable for manufacturing equipment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体製造工程では、写真露光装置、エ
ッチング装置、気相成膜装置等多くのウェハ処理装置を
無塵室内で使用するので、半導体基板であるシリコンウ
ェハをこれらの装置間で搬送する搬送装置を必要とす
る。同様に、精密機械や弱電機器等の製造工程において
も、組み付けるべき種々の部品等を搬送する搬送装置が
不可欠である。これら搬送装置における位置変位を司る
アクチュエータとして、従来から使用されているモータ
やエアシリンダのような機械的運動要素に加え、近年で
はゴムチューブと強化繊維との組合せによる柔軟アクチ
ュエータの使用が試みられている。2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, many wafer processing apparatuses such as a photolithography apparatus, an etching apparatus, and a vapor phase film forming apparatus are used in a dust-free chamber. Therefore, a silicon wafer, which is a semiconductor substrate, is transferred between these apparatuses. Transport device is required. Similarly, in the manufacturing process of precision machinery, light electrical equipment, etc., a transporting device for transporting various parts to be assembled is indispensable. In addition to mechanical movement elements such as motors and air cylinders that have been conventionally used as actuators that control the positional displacement in these transfer devices, in recent years, it has been attempted to use a flexible actuator that combines a rubber tube and a reinforcing fiber. There is.
【０００３】これは、機械的運動要素による動きがいわ
ゆる「硬い動き」であり、搬送対象物に衝撃を与え破損
等のトラブルを起こしやすいことに鑑み、柔軟アクチュ
エータによる柔軟な動きで対象物への衝撃を排除しよう
とするものである。また、エアシリンダのような摩擦摺
動を主要な要素とする機械部品は、静止摩擦係数と動摩
擦係数との格差により発生するスリップスティック現象
等のため微速域での定速駆動が非常に困難でありまた停
止時の抵抗変化により停止挙動がスムーズでないのに対
し、摩擦摺動部分を有しない柔軟アクチュエータによ
り、安定した微速定速駆動と停止挙動とを実現しようと
するねらいもある。This is a so-called "hard movement" caused by a mechanical movement element, and in view of the fact that the object to be conveyed is apt to cause a trouble such as breakage or the like, the object is moved to the object by a flexible movement by a flexible actuator. It is intended to eliminate shock. In addition, mechanical parts such as air cylinders whose main element is frictional sliding are very difficult to drive at a constant speed in a very low speed range due to a slip stick phenomenon which occurs due to the difference between the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient. In addition, while the stopping behavior is not smooth due to the resistance change at the time of stopping, there is also an aim to realize stable fine speed / constant speed driving and stopping behavior by the flexible actuator having no friction sliding portion.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ゴムチューブ
と強化繊維とによる柔軟アクチュエータは次のような問
題点を有していた。即ち、柔軟アクチュエータは柔軟性
があり伸縮自在なゴムチューブを主たる構成要素とする
ため、位置精度が良くないのである。ここにおいて、ゴ
ムチューブの両端を保持する保持部材の形状及び嵌合形
態を工夫することにより、動きの両端位置における位置
精度を向上させることができる。しかし中間位置で停止
させる場合についてはかかる手段により停止位置精度を
向上させることはできない。このため、微細な寸法精度
が要求される半導体や精密機械、弱電機器等の製造設備
への適用が困難であった。However, the flexible actuator using the rubber tube and the reinforcing fiber has the following problems. That is, since the flexible actuator has a flexible and expandable rubber tube as a main constituent element, the position accuracy is not good. Here, by devising the shape and fitting form of the holding member that holds both ends of the rubber tube, the positional accuracy at both end positions of the movement can be improved. However, in the case of stopping at the intermediate position, the stop position accuracy cannot be improved by such means. For this reason, it has been difficult to apply to manufacturing facilities such as semiconductors, precision machinery, and light electrical equipment that require fine dimensional accuracy.
【０００５】そこで、柔軟アクチュエータの中間停止位
置の正確な位置決めのための手段として、別に用意する
ラチェット等のロック機構付シリンダと連結することが
考えられる。しかしこの場合、ロック機構を備えるため
装置が大きくなり、省スペースの要請に反する。また、
ロック機構から発塵するため、半導体等の製造設備に多
い無塵室で使用する場合にはその対策を要する。あるい
は、柔軟アクチュエータを油圧駆動することとして、ハ
イドロチェッカにより供給油圧を精密制御して中間停止
位置の正確な位置決めをすることも考えられる。しかし
この場合も、ハイドロチェッカのスペース分装置の大形
化が避けられず、また油漏れ対策が必要となる。これら
のことのため、柔軟アクチュエータを中間停止及びその
ときの位置精度を必要とする用途に現実に使用すること
は困難であった。Therefore, as a means for accurately positioning the intermediate stop position of the flexible actuator, it is conceivable to connect it to a cylinder with a lock mechanism such as a ratchet, which is separately prepared. However, in this case, since the device is large because it is provided with the lock mechanism, it goes against the request for space saving. Also,
Since dust is generated from the lock mechanism, measures must be taken when used in a dust-free room, which is often found in semiconductor manufacturing facilities. Alternatively, by hydraulically driving the flexible actuator, it is possible to precisely control the supplied hydraulic pressure by the hydrochecker to accurately position the intermediate stop position. However, also in this case, it is inevitable that the hydrochecker space is increased in size and an oil leak countermeasure is required. For these reasons, it has been difficult to actually use the flexible actuator in applications requiring intermediate stop and position accuracy at that time.
【０００６】尚、従来からのエアシリンダ等において
も、微速駆動する場合に発生する前記したスリップステ
ィック現象は、微速定速駆動を困難にするのみならず中
間停止位置の位置精度をも悪化させていた。また、エア
シリンダではピストンリング等摺動部分からの空気もれ
を皆無にできないので中間停止させた状態で長時間放置
すると停止位置のずれが起こった。Even in a conventional air cylinder or the like, the above-mentioned slip stick phenomenon which occurs when the vehicle is driven at a slow speed not only makes it difficult to drive at a slow and constant speed, but also deteriorates the positional accuracy of the intermediate stop position. It was Further, in the air cylinder, air leakage from sliding parts such as the piston ring cannot be completely eliminated, so if left in an intermediately stopped state for a long time, the stop position deviated.
【０００７】本発明は前記従来技術の問題点を解決する
ためになされたものであり、その目的は、柔軟アクチュ
エータの利点である省スペース性及び微速駆動の安定性
を維持しつつ、発塵のおそれなくして中間停止位置の正
確な位置決めを可能とすることにより、衝撃を排除した
柔軟な動きと高い位置精度とを両立し、もって半導体や
精密機械、弱電機器等の製造設備に好適な位置決めアク
チュエータを提供することにある。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the object thereof is to keep dust saving while maintaining space saving and stability of fine speed driving which are advantages of the flexible actuator. By enabling accurate positioning of the intermediate stop position without fear, it is possible to achieve both flexible movement without impact and high position accuracy, and thus a positioning actuator suitable for manufacturing equipment such as semiconductors, precision machinery, and light electrical equipment. To provide.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るため本発明の位置決めアクチュエータは、円筒形状の
伸縮チューブと、伸縮チューブの側面に周方向に貼着さ
れた強化繊維と、伸縮チューブの一端を保持する固定ホ
ルダと、伸縮チューブの他端を保持する可動ホルダと、
伸縮チューブの内部へ圧力供給する給圧ポートと、給圧
ポートを開閉する給圧弁と、伸縮チューブの内部圧力を
開放する排圧ポートと、排圧ポートを開閉する排圧弁と
を有するアクチュエータであって、前記伸縮チューブの
内部に配置され伸縮チューブの伸縮度合を検知する位置
センサを有し、位置センサの出力信号に基づき前記給圧
弁の開閉と前記排圧弁の開閉とを制御して伸縮チューブ
の内部圧力を調整することにより前記可動ホルダの位置
決めを行なうコントローラとを有する構成とされる。In order to solve the above-mentioned problems, the positioning actuator of the present invention comprises a telescopic tube having a cylindrical shape, reinforcing fibers circumferentially adhered to the side surface of the telescopic tube, and a telescopic tube. A fixed holder that holds one end, a movable holder that holds the other end of the telescopic tube,
It is an actuator that has a pressure supply port that supplies pressure to the inside of the telescopic tube, a pressure supply valve that opens and closes the pressure supply port, a pressure exhaust port that releases the internal pressure of the telescopic tube, and a pressure exhaust valve that opens and closes the pressure exhaust port. A position sensor that is disposed inside the telescopic tube to detect the degree of expansion and contraction of the telescopic tube, and controls the opening and closing of the pressure supply valve and the opening and closing of the exhaust pressure valve based on the output signal of the position sensor. And a controller that positions the movable holder by adjusting the internal pressure.
【０００９】また、本発明の位置決めアクチュエータ
は、前記の位置決めアクチュエータであって、前記コン
トローラの制御方式がパルス幅変調制御であることを特
徴とする構成とされる。Further, the positioning actuator of the present invention is the above positioning actuator, wherein the control system of the controller is pulse width modulation control.
【００１０】[0010]
【作用】前記構成を有する本発明の位置決めアクチュエ
ータでは、排圧弁を閉じ給圧弁を開いて給圧ポートから
伸縮チューブ内に圧力供給すると、圧力増大に伴う容積
増加のために伸縮チューブが弾伸しようとする。ここ
で、伸縮チューブ側面に周方向に強化繊維が貼着されて
いるので、伸縮チューブは半径方向に伸拡することがで
きず長さ方向にのみ伸長する。給圧弁を閉じ排圧弁を開
くと、伸縮チューブ内部の圧力が排圧ポートを通して外
部に排出され、伸縮チューブは弾縮して元の長さに戻
る。In the positioning actuator of the present invention having the above construction, when the pressure relief valve is closed and the pressure supply valve is opened to supply pressure from the pressure supply port into the telescopic tube, the telescopic tube will stretch due to the increase in volume due to the increase in pressure. And Here, since the reinforcing fibers are attached to the side surface of the expandable tube in the circumferential direction, the expandable tube cannot be expanded in the radial direction and only expands in the length direction. When the pressure supply valve is closed and the exhaust pressure valve is opened, the pressure inside the expansion tube is exhausted to the outside through the exhaust pressure port, and the expansion tube elastically contracts and returns to its original length.
【００１１】このとき、伸縮チューブの伸縮度合は、伸
縮チューブの内部に配置された位置センサにより信号と
してコントローラにモニタされている。伸縮チューブが
目標値より過度に伸長している場合には、コントローラ
の指令により目標とする伸縮度合になるまで、給圧弁を
閉じ排圧弁を開いて内部圧力を外部に排出する。伸縮チ
ューブの伸長が目標値より不足している場合には、コン
トローラの指令により目標とする伸縮度合になるまで、
排圧弁を閉じ給圧弁を開いて伸縮チューブ内に圧力供給
する。かかる給圧弁及び排圧弁の開閉制御はパルス幅変
調制御により行なうことができる。At this time, the degree of expansion and contraction of the telescopic tube is monitored by the controller as a signal by a position sensor arranged inside the telescopic tube. When the telescopic tube is excessively extended from the target value, the pressure supply valve is closed and the exhaust pressure valve is opened to exhaust the internal pressure to the outside until the target degree of expansion and contraction is achieved by the controller command. If the extension of the telescopic tube is less than the target value, until the target degree of expansion and contraction is reached by the controller command.
The exhaust valve is closed and the pressure supply valve is opened to supply pressure into the telescopic tube. The opening / closing control of the pressure supply valve and the exhaust pressure valve can be performed by pulse width modulation control.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の位置決めアクチュエータを具
体化した実施例を図面を参照して説明する。図１は本実
施例に係る位置決めアクチュエータ１の構成を示す図で
ある。図１に示す位置決めアクチュエータ１は、基本的
に柔軟性のある伸縮チューブ２の両端を固定ホルダ３と
可動ホルダ４とにより保持し、内部に位置センサ１０を
配置したものである。固定ホルダ３に後述する給圧ポー
ト６、排圧ポート７等が設けられている点を除き、位置
決めアクチュエータ１の内部は気密となっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the positioning actuator of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a positioning actuator 1 according to this embodiment. The positioning actuator 1 shown in FIG. 1 basically has a flexible telescopic tube 2 held at both ends by a fixed holder 3 and a movable holder 4, and has a position sensor 10 arranged therein. The inside of the positioning actuator 1 is airtight except that the fixed holder 3 is provided with a pressure supply port 6 and a pressure exhaust port 7 which will be described later.
【００１３】まず、伸縮チューブ２について説明する。
伸縮チューブ２の側面には非伸縮性の強化繊維５が周方
向に貼着接合されている。図２に強化繊維５を貼着した
伸縮チューブ２の外観図を示す。位置決めアクチュエー
タ１の内部に圧縮空気を印加すると、容積増加のために
伸縮チューブ２は弾伸されるのであるが、強化繊維５が
周方向に貼着されているため半径方向への伸拡ができ
ず、伸縮チューブ２は長さ方向にのみ伸長する。伸縮チ
ューブ２は、材質や厚さ等にもよるが自由長に対して最
大１２０〜２００％程度まで伸長可能である。First, the telescopic tube 2 will be described.
Non-stretchable reinforcing fibers 5 are bonded and bonded to the side surface of the stretchable tube 2 in the circumferential direction. FIG. 2 shows an external view of the expandable tube 2 to which the reinforcing fiber 5 is attached. When compressed air is applied to the inside of the positioning actuator 1, the expandable tube 2 elastically stretches due to the increase in volume, but since the reinforcing fiber 5 is attached in the circumferential direction, it can be expanded in the radial direction. The expandable tube 2 extends only in the length direction. The expandable tube 2 can extend up to about 120 to 200% of the free length, depending on the material and thickness.
【００１４】伸縮チューブ２の材質としてはシリコーン
ゴム、生ゴム等適度な柔軟性と伸縮性を備えるものであ
れば何でもよい。強化繊維５の材質としては、金属繊維
や炭素繊維の他、絹糸等でもよいが、伸縮チューブ２や
接着剤とのなじみがよく、湾曲方向にのみ柔軟性が高く
伸縮方向には柔軟性が低いものを使用するのがよい。そ
してこれらを接合する接着剤としては、伸縮チューブ２
と同質のものを用いるのがよい。The elastic tube 2 may be made of any material as long as it has appropriate flexibility and elasticity such as silicone rubber or raw rubber. The material of the reinforcing fiber 5 may be metal fiber, carbon fiber, silk thread or the like, but it is well compatible with the expansion tube 2 and the adhesive, and has high flexibility only in the bending direction and low flexibility in the expansion direction. It is better to use one. And as an adhesive for joining these, the expansion tube 2
It is better to use the same quality as.
【００１５】伸縮チューブ２の一端は固定ホルダ３によ
り固定して保持され、他端は可動ホルダ４により保持さ
れる。従って伸縮チューブ２の伸縮に伴い可動ホルダ４
は直進往復運動し、その位置変化によりアクチュエータ
として機能する。最大伸長率１２０％のチューブを１０
ｃｍ用いれば、ストローク２ｃｍのアクチュエータを得
ることができる。可動ホルダ４に、目的に応じて適切な
形状の把持チャックや把持爪、吸着パッド等を設けるこ
とにより、位置決めアクチュエータ１を把持装置として
使用することができる。One end of the telescopic tube 2 is fixedly held by a fixed holder 3 and the other end is held by a movable holder 4. Therefore, as the telescopic tube 2 expands and contracts, the movable holder 4
Moves linearly and reciprocates, and functions as an actuator due to its position change. 10 tubes with maximum elongation of 120%
When using cm, an actuator with a stroke of 2 cm can be obtained. By providing the movable holder 4 with a gripping chuck, a gripping claw, a suction pad, or the like having an appropriate shape according to the purpose, the positioning actuator 1 can be used as a gripping device.
【００１６】固定ホルダ３には、伸縮チューブ２の内部
に圧縮空気を印加・排出するためのポートが形成され、
そのポートを開閉するためのバルブ機構が設けられてい
る。図３に、固定ホルダ３に設けられるポート及びバル
ブ機構の構成を示す。固定ホルダ３には、給圧ポート６
と排圧ポート７との２つのポートが形成され、各々、給
圧弁８、排圧弁９が設けられて開閉可能となっている。
給圧ポート６は、伸縮チューブ２の内部に圧縮空気を導
入するためのものであり、圧縮空気ボンベや圧縮ポンプ
等の圧力源に接続され、給圧弁８により開閉される。排
圧ポート７は、伸縮チューブ２の内部に印加された圧縮
空気を排出するためのものであり、大気へ開放され、排
圧弁９により開閉される。尚、給圧弁８及び排圧弁９
は、コントローラ１７により開閉制御することができ
る。コントローラ１７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を
結合してなるマイコンである。The fixed holder 3 is provided with a port for applying / extracting compressed air inside the telescopic tube 2.
A valve mechanism is provided for opening and closing the port. FIG. 3 shows the configuration of the port and valve mechanism provided in the fixed holder 3. The fixed holder 3 has a pressure supply port 6
And a pressure exhaust port 7 are formed, and a pressure supply valve 8 and a pressure exhaust valve 9 are provided in each port and can be opened and closed.
The pressure supply port 6 is for introducing compressed air into the expandable tube 2, is connected to a pressure source such as a compressed air cylinder or a compression pump, and is opened / closed by a pressure supply valve 8. The exhaust pressure port 7 is for discharging the compressed air applied inside the telescopic tube 2, is opened to the atmosphere, and is opened / closed by the exhaust pressure valve 9. The pressure supply valve 8 and the exhaust pressure valve 9
Can be opened and closed by the controller 17. The controller 17 is a microcomputer in which a CPU, RAM, ROM, etc. are combined.
【００１７】次に、伸縮チューブ２の内部に配置される
位置センサ１０について説明する。位置センサ１０は位
置決めアクチュエータ１の変位、即ち伸縮チューブ２の
伸長度合をモニタするものである。位置センサ１０は、
固定ホルダ３に取り付けられる筒状の不動部分１１と、
可動ホルダ４に取り付けられる棒状の移動部分１２とに
より構成される。不動部分１１は内部に抵抗線を有し、
可動ホルダ４と共に動く移動部分１２の先端に設けられ
た接触端子１３の位置により電気抵抗値を変える一種の
可変抵抗である。このように位置決めアクチュエータ１
では、伸縮チューブ２の内部というデッドスペースに位
置センサ１０を内蔵するので、装置全体をコンパクトに
まとめることができる。Next, the position sensor 10 arranged inside the telescopic tube 2 will be described. The position sensor 10 monitors the displacement of the positioning actuator 1, that is, the degree of extension of the telescopic tube 2. The position sensor 10 is
A cylindrical immovable portion 11 attached to the fixed holder 3,
It is composed of a rod-shaped moving portion 12 attached to the movable holder 4. The immovable portion 11 has a resistance wire inside,
This is a kind of variable resistance that changes the electric resistance value depending on the position of the contact terminal 13 provided at the tip of the moving portion 12 that moves together with the movable holder 4. Thus, the positioning actuator 1
Then, since the position sensor 10 is built in the dead space inside the telescopic tube 2, the entire device can be made compact.
【００１８】不動部分１１から、固定ホルダ３を透設し
て位置決めアクチュエータ１の外部に引き出されている
センサ信号線１４間の電気抵抗を測定することにより、
移動部分１２の位置、即ち可動ホルダ４の変位を知るこ
とができる。図４に、位置センサ１０における位置検出
の作動概念図を示す。図４に示すように、不動部分１１
の内壁には抵抗線１５と導線１６とが平行して配設さ
れ、これらはそれぞれセンサ信号線１４に接続されてい
る。一方、移動部分１２の先端には導電性の接触端子１
３が設けられており、接触端子１３は抵抗線１５と導線
１６との両方に接触して両者間の導通をとっている。接
触端子１３の接触位置は可動ホルダ４の変位に伴い図４
中左右に摺動するので、センサ信号線１４間の抵抗値は
可動ホルダ４の変位により変化することとなる。尚、セ
ンサ信号線１４間の抵抗値を信号として、コントローラ
１７にモニタすることができる（図３参照）。By measuring the electric resistance between the sensor signal lines 14 extending outside the positioning actuator 1 through the fixed holder 3 through the stationary portion 11,
The position of the moving part 12, that is, the displacement of the movable holder 4 can be known. FIG. 4 shows a conceptual diagram of the position detection operation of the position sensor 10. As shown in FIG. 4, the immovable portion 11
A resistance wire 15 and a conductor wire 16 are arranged in parallel on the inner wall of the, and these are connected to the sensor signal wire 14, respectively. On the other hand, a conductive contact terminal 1 is provided at the tip of the moving portion 12.
3 is provided, and the contact terminal 13 makes contact with both the resistance wire 15 and the conductor wire 16 to establish conduction between them. The contact position of the contact terminal 13 is changed as shown in FIG.
The resistance value between the sensor signal lines 14 changes due to the displacement of the movable holder 4 because it slides inward and leftward and rightward. The resistance value between the sensor signal lines 14 can be monitored by the controller 17 as a signal (see FIG. 3).
【００１９】続いて、前記構成を有する位置決めアクチ
ュエータ１の動作を説明する。まず、給圧弁８を閉じ給
圧ポート６から圧縮空気の導入をしない場合であって伸
縮チューブ２内が大気圧である場合を考える。このとき
には、伸縮チューブ２が縮状態にある。このため可動ホ
ルダ４が図１中右方向に移動しており、即ち、位置決め
アクチュエータ１が縮状態にある。また、可動ホルダ４
の移動に伴い接触端子１３も右方向に移動している。こ
の状態では、センサ信号線１４間の抵抗値に寄与する抵
抗線１５の長さが短いため、抵抗値は小さい。Next, the operation of the positioning actuator 1 having the above structure will be described. First, consider a case where the pressure supply valve 8 is closed and compressed air is not introduced from the pressure supply port 6 and the inside of the telescopic tube 2 is at atmospheric pressure. At this time, the telescopic tube 2 is in a contracted state. Therefore, the movable holder 4 is moving to the right in FIG. 1, that is, the positioning actuator 1 is in the contracted state. In addition, the movable holder 4
The contact terminal 13 also moves to the right along with the movement. In this state, the resistance value is small because the length of the resistance wire 15 that contributes to the resistance value between the sensor signal lines 14 is short.
【００２０】そして、排圧弁９を閉じ、給圧弁８を開い
て給圧ポート６から伸縮チューブ２内に圧縮空気を導入
すると、内容積が増加するため伸縮チューブ２は前記の
ように軸方向に伸長する。これにより可動ホルダ４が図
１中左方向に移動して、位置決めアクチュエータ１は伸
状態となる。また、可動ホルダ４の移動に伴い接触端子
１３も左方向に移動している。この状態では、センサ信
号線１４間の抵抗値に寄与する抵抗線１５の長さが長い
ため、抵抗値は大きい。給圧弁８を閉じて圧縮空気の供
給を断ち、排圧弁９を開くと、伸縮チューブ２内に印加
されている圧縮空気が排圧ポート７から大気に排出さ
れ、位置決めアクチュエータ１は元の縮状態に戻る。When the exhaust pressure valve 9 is closed and the pressure supply valve 8 is opened to introduce compressed air from the pressure supply port 6 into the telescopic tube 2, since the internal volume increases, the telescopic tube 2 moves axially as described above. Extend. As a result, the movable holder 4 moves to the left in FIG. 1, and the positioning actuator 1 is extended. Further, the contact terminal 13 also moves to the left along with the movement of the movable holder 4. In this state, the resistance value is large because the length of the resistance wire 15 that contributes to the resistance value between the sensor signal lines 14 is long. When the pressure supply valve 8 is closed to cut off the supply of compressed air and the exhaust pressure valve 9 is opened, the compressed air applied in the telescopic tube 2 is exhausted to the atmosphere from the exhaust pressure port 7, and the positioning actuator 1 is in the original contracted state. Return to.
【００２１】かかる位置決めアクチュエータ１の伸縮動
は、伸縮チューブ２の弾力とその内部に印加される圧力
とに起因するものであるから、機械的運動要素による硬
い動きと異なり柔軟な動きであり、他の物体に衝撃を与
えることがない。また、エアシリンダのような摩擦摺動
を主要な要素とするものと異なりスリップスティック現
象がないので、微速定速運動が安定しており、停止もス
ムーズである。Since the expansion / contraction movement of the positioning actuator 1 is caused by the elasticity of the expansion / contraction tube 2 and the pressure applied to the inside thereof, it is a flexible movement unlike a hard movement due to a mechanical movement element. It does not give a shock to the object. Also, unlike the one that uses frictional sliding as the main element, such as an air cylinder, there is no slip stick phenomenon, so the slow and constant speed motion is stable, and the stop is smooth.
【００２２】次に、位置決めアクチュエータ１を縮状態
と伸状態との中間位置で停止させる場合について説明す
る。位置決めアクチュエータ１を中間停止させる場合に
は、位置センサ１０の出力信号から可動ホルダ４の位置
を読みとり、可動ホルダ４が目標の位置になるまでバル
ブ機構を適宜操作して行なう。かかる可動ホルダ４の位
置の読みとり（センサ信号線１４間の抵抗値による）及
びバルブ機構の操作は、コントローラ１７により行な
う。即ち、図５のブロック図に示すように、コントロー
ラ１７により給圧弁８及び排圧弁９の開閉を指令し、そ
れにより伸縮チューブ２が伸縮され、それに伴う可動ホ
ルダ４の変位を示す位置センサ１０の出力信号をコント
ローラ１７にフィードバックするのである。コントロー
ラ１７にはこの他目標位置が入力される。Next, the case where the positioning actuator 1 is stopped at an intermediate position between the contracted state and the extended state will be described. When the positioning actuator 1 is stopped in the middle, the position of the movable holder 4 is read from the output signal of the position sensor 10, and the valve mechanism is appropriately operated until the movable holder 4 reaches the target position. The reading of the position of the movable holder 4 (depending on the resistance value between the sensor signal lines 14) and the operation of the valve mechanism are performed by the controller 17. That is, as shown in the block diagram of FIG. 5, the controller 17 commands the controller 17 to open and close the pressure supply valve 8 and the pressure exhaust valve 9, whereby the telescopic tube 2 is expanded and contracted, and the position sensor 10 indicating the displacement of the movable holder 4 associated therewith. The output signal is fed back to the controller 17. Other target positions are input to the controller 17.
【００２３】まず、可動ホルダ４を現在位置よりも伸長
させた位置へ移動する場合について述べる。最初にコン
トローラ１７に、可動ホルダ４の目標位置に対応する抵
抗値を記憶させておく。すると、目標値として記憶され
ている抵抗値Ｒt は、実際に測定されるセンサ信号線１
４間の抵抗値Ｒp より大きい（Ｒt ＞Ｒp ）。そこでコ
ントローラ１７はバルブ機構に指令し、排圧弁９を閉じ
て圧力の流出を防止する一方、給圧弁８を開いて給圧ポ
ート６から伸縮チューブ２内に圧縮空気を導入する。す
ると、前記のように可動ホルダ４は図１中左方向へ移動
するのでセンサ信号線１４間の抵抗値Ｒp が次第に増加
する。そして、センサ信号線１４間の抵抗値Ｒp が目標
抵抗値Ｒt と等しくなった（Ｒt ＝Ｒp ）ときに給圧弁
８を閉じて圧縮空気の導入を停止すると、可動ホルダ４
を目標とする中間位置に停止させることができる。First, the case where the movable holder 4 is moved to a position extended from the current position will be described. First, the controller 17 stores the resistance value corresponding to the target position of the movable holder 4. Then, the resistance value Rt stored as the target value is the sensor signal line 1 actually measured.
It is larger than the resistance value Rp between 4 (Rt> Rp). Therefore, the controller 17 commands the valve mechanism to close the exhaust pressure valve 9 to prevent the pressure from flowing out, while opening the pressure supply valve 8 to introduce compressed air from the pressure supply port 6 into the telescopic tube 2. Then, since the movable holder 4 moves to the left in FIG. 1 as described above, the resistance value Rp between the sensor signal lines 14 gradually increases. When the resistance value Rp between the sensor signal lines 14 becomes equal to the target resistance value Rt (Rt = Rp), the pressure supply valve 8 is closed and the introduction of compressed air is stopped.
Can be stopped at a target intermediate position.
【００２４】次に、可動ホルダ４を現在位置よりも短縮
させた位置へ移動する場合について述べる。この場合、
目標抵抗値Ｒt は、実際に測定されるセンサ信号線１４
間の抵抗値Ｒp より小さい（Ｒt ＜Ｒp ）。そこでコン
トローラ１７はバルブ機構に指令し、給圧弁８を閉じて
圧力の導入を防止する一方排圧弁９を開いて排圧ポート
７から伸縮チューブ２内の圧縮空気を排出する。する
と、前記のように可動ホルダ４は図１中右方向へ移動す
るのでセンサ信号線１４間の抵抗値Ｒp が次第に減少す
る。そして、センサ信号線１４間の抵抗値Ｒp が目標抵
抗値Ｒt と等しくなった（Ｒt ＝Ｒp ）ときに排圧弁９
を閉じて圧縮空気の排出を停止すると、可動ホルダ４を
目標とする中間位置に停止させることができる。かくし
て、可動ホルダ４を任意の中間位置に停止させることが
でき、ラチェットのような機械的ロック機構を含まない
ので発塵することもない。Next, the case where the movable holder 4 is moved to a position shortened from the present position will be described. in this case,
The target resistance value Rt is the sensor signal line 14 that is actually measured.
It is smaller than the resistance value Rp between them (Rt <Rp). Therefore, the controller 17 commands the valve mechanism to close the pressure supply valve 8 to prevent the introduction of pressure and open the pressure exhaust valve 9 to discharge the compressed air in the expansion tube 2 from the pressure exhaust port 7. Then, since the movable holder 4 moves to the right in FIG. 1 as described above, the resistance value Rp between the sensor signal lines 14 gradually decreases. When the resistance value Rp between the sensor signal lines 14 becomes equal to the target resistance value Rt (Rt = Rp), the exhaust valve 9
Is closed to stop the discharge of the compressed air, the movable holder 4 can be stopped at a target intermediate position. Thus, the movable holder 4 can be stopped at an arbitrary intermediate position, and no dust is generated because it does not include a mechanical lock mechanism such as a ratchet.
【００２５】上記したコントローラ１７による可動ホル
ダ４の位置制御は、パルス幅変調制御（以下、「ＰＷＭ
制御」という）により行なうことができる。ＰＷＭ制御
によるときは、コントローラ１７から給圧弁８と排圧弁
９とにそれぞれ、パルス信号が送られており、パルスの
オンタイムが弁開に、オフタイムが弁閉に対応する。そ
して、給圧弁８の開弁パルス幅Ｐs と排圧弁９の開弁パ
ルス幅Ｐe とのデューティ比（Ｐs ／（Ｐs ＋Ｐe ））
をとると、図７に示すように位置変位とデューティ比と
は比例関係にある。そこで、コントローラ１７のＲＯＭ
に位置変位とデューティ比との関係を予めテーブルとし
て記憶させておけば、所望の位置を入力することによ
り、図６に示すようにパルス幅Ｐs とＰe とを順次変化
させ可動ホルダ４を所望の位置へ駆動しその位置で停止
させることができる。かかる手段により、±０．１ｍｍ
程度もしくはそれ以上の位置精度を実現することができ
る。The position control of the movable holder 4 by the controller 17 described above is performed by pulse width modulation control (hereinafter, "PWM
Control)). When the PWM control is performed, pulse signals are sent from the controller 17 to the pressure supply valve 8 and the pressure exhaust valve 9, respectively, and the on-time of the pulse corresponds to the valve opening and the off-time corresponds to the valve closing. Then, the duty ratio (Ps / (Ps + Pe)) between the valve opening pulse width Ps of the pressure supply valve 8 and the valve opening pulse width Pe of the pressure relief valve 9
When, the positional displacement and the duty ratio are in a proportional relationship as shown in FIG. Therefore, the ROM of the controller 17
If the relationship between the position displacement and the duty ratio is stored in advance as a table, by inputting a desired position, the pulse widths Ps and Pe are sequentially changed as shown in FIG. It can be driven to a position and stopped at that position. By such means, ± 0.1 mm
Position accuracy of a degree or more can be realized.
【００２６】尚、可動ホルダ４を中間位置で停止させた
後、給圧弁８及び排圧弁９をともに閉じておけば、伸縮
チューブ２内からの圧縮空気のもれはなく、可動ホルダ
の位置はそのまま維持される。エアシリンダにおけるピ
ストンリングのような摺動箇所のシール部分がなく、給
圧弁８及び排圧弁９が閉じられている限り伸縮チューブ
２内は気密だからである。If the pressure supply valve 8 and the pressure exhaust valve 9 are both closed after stopping the movable holder 4 at the intermediate position, there is no leakage of compressed air from the telescopic tube 2 and the position of the movable holder is It is maintained as it is. This is because the telescopic tube 2 is airtight as long as there is no sliding portion such as a piston ring in the air cylinder and the pressure supply valve 8 and the pressure exhaust valve 9 are closed.
【００２７】以上の説明から、本実施例に係る位置決め
アクチュエータ１においては、伸縮チューブ２の伸縮に
よる柔軟運動が実現されていること、位置センサ１０が
伸縮チューブ２の内部に納められているので装置がコン
パクトであること、給圧弁８及び排圧弁９を開閉制御す
ることにより発塵を伴わずに任意の中間位置で可動ホル
ダ４を停止できること、その制御をＰＷＭ制御で行なう
ことにより高い位置精度が実現できることが理解でき
る。また、伸縮チューブ２の伸縮運動は摩擦摺動による
ものでないので、スティックスリップ現象を伴わず安定
した微速駆動ができ停止挙動もスムーズである。そし
て、給圧弁８及び排圧弁９を閉じれば伸縮チューブ２内
は気密であるから中間停止状態で長時間放置しても位置
がずれることはない。From the above description, in the positioning actuator 1 according to the present embodiment, since the flexible movement by the expansion and contraction of the telescopic tube 2 is realized and the position sensor 10 is housed inside the telescopic tube 2, the device is provided. Is compact, the open / close control of the pressure supply valve 8 and the exhaust pressure valve 9 allows the movable holder 4 to be stopped at an arbitrary intermediate position without generating dust, and by performing the control by PWM control, high position accuracy can be obtained. Understand what can be achieved. Further, since the expansion / contraction motion of the expansion / contraction tube 2 is not caused by frictional sliding, stable fine speed driving can be performed without stick-slip phenomenon and the stopping behavior is smooth. When the pressure supply valve 8 and the pressure exhaust valve 9 are closed, the inside of the telescopic tube 2 is airtight, so that the position will not be displaced even if it is left for a long time in the intermediate stopped state.
【００２８】なお、前記実施例は本発明を限定するもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種
々の変形、改良が可能であることはもちろんである。例
えば前記実施例では位置センサとして、可変電気抵抗に
よるセンサを用いたが、他の方式による位置センサを用
いてもよい。また可変抵抗位置センサを用いる場合であ
っても、可変抵抗は他の形式であってもよい。また、給
圧弁及び排圧弁は固定ホルダに内蔵してもよく、または
別個に設置してもよい。更に、コントローラによる位置
制御の他、速度制御をも行なうこととしてもよい。The above embodiment is not intended to limit the present invention, and it is needless to say that various modifications and improvements can be made without departing from the gist of the present invention. For example, although a sensor using a variable electric resistance is used as the position sensor in the above embodiment, a position sensor using another method may be used. Further, even when the variable resistance position sensor is used, the variable resistance may be in another form. Further, the pressure supply valve and the pressure release valve may be built in the fixed holder or may be separately installed. Further, not only position control by the controller but also speed control may be performed.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明の位置決めアクチュエータでは、周方向に貼着された
強化繊維を有する円筒形状の伸縮チューブの両端を固定
ホルダと可動ホルダとにより保持し、伸縮チューブの内
部へ圧力を供給・開放する弁機構等と、位置センサの出
力信号に基づき弁機構の開閉制御を行なうコントローラ
とを設けたので、伸縮チューブの伸縮により柔軟運動が
実現でき、弁機構の開閉により発塵なく任意の中間位置
でスムーズに停止でき、その位置で長時間位置ずれなく
放置することができる。また、伸縮チューブの内部に位
置センサを配置したので、装置をコンパクトにまとめる
ことができる。更に、コントローラの制御方式をパルス
幅変調制御とすることにより、高い位置精度を実現する
ことができる。As is apparent from the above description, in the positioning actuator of the present invention, both ends of the cylindrical expansion tube having the reinforcing fibers adhered in the circumferential direction are held by the fixed holder and the movable holder, Since a valve mechanism that supplies and releases pressure to the inside of the telescopic tube and a controller that controls the opening and closing of the valve mechanism based on the output signal of the position sensor are provided, flexible movement can be realized by expanding and contracting the telescopic tube. By opening and closing, you can smoothly stop at any intermediate position without generating dust, and you can leave it there for a long time without misalignment. Further, since the position sensor is arranged inside the telescopic tube, the device can be compactly assembled. Further, by using pulse width modulation control as the control method of the controller, high position accuracy can be realized.
【図１】本発明に係る位置決めアクチュエータの構成を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a positioning actuator according to the present invention.
【図２】図１に示す位置決めアクチュエータに使用する
伸縮チューブと強化繊維とを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a telescopic tube and reinforcing fibers used in the positioning actuator shown in FIG.
【図３】固定ホルダにおけるポートとバルブ機構とを説
明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a port and a valve mechanism in a fixed holder.
【図４】位置センサにおける位置検出を説明する図であ
る。FIG. 4 is a diagram illustrating position detection by a position sensor.
【図５】位置決めアクチュエータにおける位置制御を示
すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing position control in a positioning actuator.
【図６】コントローラから給圧弁及び排圧弁に送られる
パルス信号の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of pulse signals sent from a controller to a pressure supply valve and a pressure exhaust valve.
【図７】位置決めアクチュエータにおける位置変位とデ
ューティ比との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between position displacement and duty ratio in a positioning actuator.
１ 位置決めアクチュエータ ２ 伸縮チューブ ３ 固定ホルダ ４ 可動ホルダ ５ 強化繊維 ６ 給圧ポート ７ 排圧ポート ８ 給圧弁 ９ 排圧弁 １０ 位置センサ 1 Positioning Actuator 2 Telescopic Tube 3 Fixed Holder 4 Movable Holder 5 Reinforcing Fiber 6 Pressure Supply Port 7 Discharge Port 8 Pressure Supply Valve 9 Discharge Valve 10 Position Sensor
Claims (2)
において、 前記伸縮チューブの内部に配置され伸縮チューブの伸縮
度合を検知する位置センサを有し、 位置センサの出力信号に基づき前記給圧弁の開閉と前記
排圧弁の開閉とを制御して伸縮チューブの内部圧力を調
整することにより前記可動ホルダの位置決めを行なうコ
ントローラとを有することを特徴とする位置決めアクチ
ュエータ。1. A cylindrical telescopic tube, reinforcing fibers circumferentially attached to the side surface of the telescopic tube, a fixed holder for holding one end of the telescopic tube, and a movable holder for holding the other end of the telescopic tube. In an actuator that has a pressure supply port that supplies pressure to the inside of the expansion tube, a pressure supply valve that opens and closes the pressure supply port, a discharge port that releases the internal pressure of the expansion tube, and a discharge pressure valve that opens and closes the discharge pressure port. The inside of the telescopic tube has a position sensor that is disposed inside the telescopic tube to detect the degree of expansion and contraction of the telescopic tube, and controls opening / closing of the pressure supply valve and opening / closing of the pressure exhaust valve based on an output signal of the position sensor. A positioning actuator comprising: a controller that positions the movable holder by adjusting pressure.
エータにおいて、 前記コントローラの制御方式がパルス幅変調制御である
ことを特徴とする位置決めアクチュエータ。2. The positioning actuator according to claim 1, wherein the control system of the controller is pulse width modulation control.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24200293A JPH0771406A (en) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | Positioning actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24200293A JPH0771406A (en) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | Positioning actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0771406A true JPH0771406A (en) | 1995-03-17 |
Family
ID=17082799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24200293A Pending JPH0771406A (en) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | Positioning actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0771406A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005045259A1 (en) * | 2003-11-10 | 2005-05-19 | Hitachi Medical Corporation | Fluid pressure actuator |
| CN108953284A (en) * | 2018-09-27 | 2018-12-07 | 中国科学院国家天文台 | A kind of low EMI oil cylinder with position feedback |
Citations (3)
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| JPS61157804A (en) * | 1984-12-28 | 1986-07-17 | Bridgestone Corp | Pneumatic actuator |
| JPS6226982A (en) * | 1985-07-26 | 1987-02-04 | Sharp Corp | Single tube type color video camera |
| JPS62184202A (en) * | 1986-02-07 | 1987-08-12 | Hitachi Ltd | Control device for driving mechanism |
-
1993
- 1993-09-01 JP JP24200293A patent/JPH0771406A/en active Pending
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| US7607380B2 (en) | 2003-11-10 | 2009-10-27 | Kanda Tushin Kogyo Co., Ltd. | Fluid pressure actuator |
| CN108953284A (en) * | 2018-09-27 | 2018-12-07 | 中国科学院国家天文台 | A kind of low EMI oil cylinder with position feedback |
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